granicus.if.org Git - libvpx/blob - vp9/common/vp9_thread_common.c

   1 /*
   2  *  Copyright (c) 2014 The WebM project authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  *  Use of this source code is governed by a BSD-style license
   5  *  that can be found in the LICENSE file in the root of the source
   6  *  tree. An additional intellectual property rights grant can be found
   7  *  in the file PATENTS.  All contributing project authors may
   8  *  be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
   9  */
  10
  11 #include "./vpx_config.h"
  12 #include "vpx_dsp/vpx_dsp_common.h"
  13 #include "vpx_mem/vpx_mem.h"
  14 #include "vp9/common/vp9_entropymode.h"
  15 #include "vp9/common/vp9_thread_common.h"
  16 #include "vp9/common/vp9_reconinter.h"
  17 #include "vp9/common/vp9_loopfilter.h"
  18
  19 #if CONFIG_MULTITHREAD
  20 static INLINE void mutex_lock(pthread_mutex_t *const mutex) {
  21   const int kMaxTryLocks = 4000;
  22   int locked = 0;
  23   int i;
  24
  25   for (i = 0; i < kMaxTryLocks; ++i) {
  26     if (!pthread_mutex_trylock(mutex)) {
  27       locked = 1;
  28       break;
  29     }
  30   }
  31
  32   if (!locked) pthread_mutex_lock(mutex);
  33 }
  34 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
  35
  36 static INLINE void sync_read(VP9LfSync *const lf_sync, int r, int c) {
  37 #if CONFIG_MULTITHREAD
  38   const int nsync = lf_sync->sync_range;
  39
  40   if (r && !(c & (nsync - 1))) {
  41     pthread_mutex_t *const mutex = &lf_sync->mutex[r - 1];
  42     mutex_lock(mutex);
  43
  44     while (c > lf_sync->cur_sb_col[r - 1] - nsync) {
  45       pthread_cond_wait(&lf_sync->cond[r - 1], mutex);
  46     }
  47     pthread_mutex_unlock(mutex);
  48   }
  49 #else
  50   (void)lf_sync;
  51   (void)r;
  52   (void)c;
  53 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
  54 }
  55
  56 static INLINE void sync_write(VP9LfSync *const lf_sync, int r, int c,
  57                               const int sb_cols) {
  58 #if CONFIG_MULTITHREAD
  59   const int nsync = lf_sync->sync_range;
  60   int cur;
  61   // Only signal when there are enough filtered SB for next row to run.
  62   int sig = 1;
  63
  64   if (c < sb_cols - 1) {
  65     cur = c;
  66     if (c % nsync) sig = 0;
  67   } else {
  68     cur = sb_cols + nsync;
  69   }
  70
  71   if (sig) {
  72     mutex_lock(&lf_sync->mutex[r]);
  73
  74     lf_sync->cur_sb_col[r] = cur;
  75
  76     pthread_cond_signal(&lf_sync->cond[r]);
  77     pthread_mutex_unlock(&lf_sync->mutex[r]);
  78   }
  79 #else
  80   (void)lf_sync;
  81   (void)r;
  82   (void)c;
  83   (void)sb_cols;
  84 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
  85 }
  86
  87 // Implement row loopfiltering for each thread.
  88 static INLINE void thread_loop_filter_rows(
  89     const YV12_BUFFER_CONFIG *const frame_buffer, VP9_COMMON *const cm,
  90     struct macroblockd_plane planes[MAX_MB_PLANE], int start, int stop,
  91     int y_only, VP9LfSync *const lf_sync) {
  92   const int num_planes = y_only ? 1 : MAX_MB_PLANE;
  93   const int sb_cols = mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_cols) >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
  94   const int num_active_workers = VPXMIN(lf_sync->num_workers, lf_sync->rows);
  95   int mi_row, mi_col;
  96   enum lf_path path;
  97   if (y_only)
  98     path = LF_PATH_444;
  99   else if (planes[1].subsampling_y == 1 && planes[1].subsampling_x == 1)
 100     path = LF_PATH_420;
 101   else if (planes[1].subsampling_y == 0 && planes[1].subsampling_x == 0)
 102     path = LF_PATH_444;
 103   else
 104     path = LF_PATH_SLOW;
 105
 106   for (mi_row = start; mi_row < stop;
 107        mi_row += num_active_workers * MI_BLOCK_SIZE) {
 108     MODE_INFO **const mi = cm->mi_grid_visible + mi_row * cm->mi_stride;
 109     LOOP_FILTER_MASK *lfm = get_lfm(&cm->lf, mi_row, 0);
 110
 111     for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; mi_col += MI_BLOCK_SIZE, ++lfm) {
 112       const int r = mi_row >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
 113       const int c = mi_col >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
 114       int plane;
 115
 116       sync_read(lf_sync, r, c);
 117
 118       vp9_setup_dst_planes(planes, frame_buffer, mi_row, mi_col);
 119
 120       vp9_adjust_mask(cm, mi_row, mi_col, lfm);
 121
 122       vp9_filter_block_plane_ss00(cm, &planes[0], mi_row, lfm);
 123       for (plane = 1; plane < num_planes; ++plane) {
 124         switch (path) {
 125           case LF_PATH_420:
 126             vp9_filter_block_plane_ss11(cm, &planes[plane], mi_row, lfm);
 127             break;
 128           case LF_PATH_444:
 129             vp9_filter_block_plane_ss00(cm, &planes[plane], mi_row, lfm);
 130             break;
 131           case LF_PATH_SLOW:
 132             vp9_filter_block_plane_non420(cm, &planes[plane], mi + mi_col,
 133                                           mi_row, mi_col);
 134             break;
 135         }
 136       }
 137
 138       sync_write(lf_sync, r, c, sb_cols);
 139     }
 140   }
 141 }
 142
 143 // Row-based multi-threaded loopfilter hook
 144 static int loop_filter_row_worker(void *arg1, void *arg2) {
 145   VP9LfSync *const lf_sync = (VP9LfSync *)arg1;
 146   LFWorkerData *const lf_data = (LFWorkerData *)arg2;
 147   thread_loop_filter_rows(lf_data->frame_buffer, lf_data->cm, lf_data->planes,
 148                           lf_data->start, lf_data->stop, lf_data->y_only,
 149                           lf_sync);
 150   return 1;
 151 }
 152
 153 static void loop_filter_rows_mt(YV12_BUFFER_CONFIG *frame, VP9_COMMON *cm,
 154                                 struct macroblockd_plane planes[MAX_MB_PLANE],
 155                                 int start, int stop, int y_only,
 156                                 VPxWorker *workers, int nworkers,
 157                                 VP9LfSync *lf_sync) {
 158   const VPxWorkerInterface *const winterface = vpx_get_worker_interface();
 159   // Number of superblock rows and cols
 160   const int sb_rows = mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_rows) >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
 161   const int num_workers = VPXMIN(nworkers, sb_rows);
 162   int i;
 163
 164   if (!lf_sync->sync_range || sb_rows != lf_sync->rows ||
 165       num_workers > lf_sync->num_workers) {
 166     vp9_loop_filter_dealloc(lf_sync);
 167     vp9_loop_filter_alloc(lf_sync, cm, sb_rows, cm->width, num_workers);
 168   }
 169
 170   // Initialize cur_sb_col to -1 for all SB rows.
 171   memset(lf_sync->cur_sb_col, -1, sizeof(*lf_sync->cur_sb_col) * sb_rows);
 172
 173   // Set up loopfilter thread data.
 174   // The decoder is capping num_workers because it has been observed that using
 175   // more threads on the loopfilter than there are cores will hurt performance
 176   // on Android. This is because the system will only schedule the tile decode
 177   // workers on cores equal to the number of tile columns. Then if the decoder
 178   // tries to use more threads for the loopfilter, it will hurt performance
 179   // because of contention. If the multithreading code changes in the future
 180   // then the number of workers used by the loopfilter should be revisited.
 181   for (i = 0; i < num_workers; ++i) {
 182     VPxWorker *const worker = &workers[i];
 183     LFWorkerData *const lf_data = &lf_sync->lfdata[i];
 184
 185     worker->hook = loop_filter_row_worker;
 186     worker->data1 = lf_sync;
 187     worker->data2 = lf_data;
 188
 189     // Loopfilter data
 190     vp9_loop_filter_data_reset(lf_data, frame, cm, planes);
 191     lf_data->start = start + i * MI_BLOCK_SIZE;
 192     lf_data->stop = stop;
 193     lf_data->y_only = y_only;
 194
 195     // Start loopfiltering
 196     if (i == num_workers - 1) {
 197       winterface->execute(worker);
 198     } else {
 199       winterface->launch(worker);
 200     }
 201   }
 202
 203   // Wait till all rows are finished
 204   for (i = 0; i < num_workers; ++i) {
 205     winterface->sync(&workers[i]);
 206   }
 207 }
 208
 209 void vp9_loop_filter_frame_mt(YV12_BUFFER_CONFIG *frame, VP9_COMMON *cm,
 210                               struct macroblockd_plane planes[MAX_MB_PLANE],
 211                               int frame_filter_level, int y_only,
 212                               int partial_frame, VPxWorker *workers,
 213                               int num_workers, VP9LfSync *lf_sync) {
 214   int start_mi_row, end_mi_row, mi_rows_to_filter;
 215
 216   if (!frame_filter_level) return;
 217
 218   start_mi_row = 0;
 219   mi_rows_to_filter = cm->mi_rows;
 220   if (partial_frame && cm->mi_rows > 8) {
 221     start_mi_row = cm->mi_rows >> 1;
 222     start_mi_row &= 0xfffffff8;
 223     mi_rows_to_filter = VPXMAX(cm->mi_rows / 8, 8);
 224   }
 225   end_mi_row = start_mi_row + mi_rows_to_filter;
 226   vp9_loop_filter_frame_init(cm, frame_filter_level);
 227
 228   loop_filter_rows_mt(frame, cm, planes, start_mi_row, end_mi_row, y_only,
 229                       workers, num_workers, lf_sync);
 230 }
 231
 232 // Set up nsync by width.
 233 static INLINE int get_sync_range(int width) {
 234   // nsync numbers are picked by testing. For example, for 4k
 235   // video, using 4 gives best performance.
 236   if (width < 640)
 237     return 1;
 238   else if (width <= 1280)
 239     return 2;
 240   else if (width <= 4096)
 241     return 4;
 242   else
 243     return 8;
 244 }
 245
 246 // Allocate memory for lf row synchronization
 247 void vp9_loop_filter_alloc(VP9LfSync *lf_sync, VP9_COMMON *cm, int rows,
 248                            int width, int num_workers) {
 249   lf_sync->rows = rows;
 250 #if CONFIG_MULTITHREAD
 251   {
 252     int i;
 253
 254     CHECK_MEM_ERROR(cm, lf_sync->mutex,
 255                     vpx_malloc(sizeof(*lf_sync->mutex) * rows));
 256     if (lf_sync->mutex) {
 257       for (i = 0; i < rows; ++i) {
 258         pthread_mutex_init(&lf_sync->mutex[i], NULL);
 259       }
 260     }
 261
 262     CHECK_MEM_ERROR(cm, lf_sync->cond,
 263                     vpx_malloc(sizeof(*lf_sync->cond) * rows));
 264     if (lf_sync->cond) {
 265       for (i = 0; i < rows; ++i) {
 266         pthread_cond_init(&lf_sync->cond[i], NULL);
 267       }
 268     }
 269   }
 270 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
 271
 272   CHECK_MEM_ERROR(cm, lf_sync->lfdata,
 273                   vpx_malloc(num_workers * sizeof(*lf_sync->lfdata)));
 274   lf_sync->num_workers = num_workers;
 275
 276   CHECK_MEM_ERROR(cm, lf_sync->cur_sb_col,
 277                   vpx_malloc(sizeof(*lf_sync->cur_sb_col) * rows));
 278
 279   // Set up nsync.
 280   lf_sync->sync_range = get_sync_range(width);
 281 }
 282
 283 // Deallocate lf synchronization related mutex and data
 284 void vp9_loop_filter_dealloc(VP9LfSync *lf_sync) {
 285   if (lf_sync != NULL) {
 286 #if CONFIG_MULTITHREAD
 287     int i;
 288
 289     if (lf_sync->mutex != NULL) {
 290       for (i = 0; i < lf_sync->rows; ++i) {
 291         pthread_mutex_destroy(&lf_sync->mutex[i]);
 292       }
 293       vpx_free(lf_sync->mutex);
 294     }
 295     if (lf_sync->cond != NULL) {
 296       for (i = 0; i < lf_sync->rows; ++i) {
 297         pthread_cond_destroy(&lf_sync->cond[i]);
 298       }
 299       vpx_free(lf_sync->cond);
 300     }
 301 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
 302     vpx_free(lf_sync->lfdata);
 303     vpx_free(lf_sync->cur_sb_col);
 304     // clear the structure as the source of this call may be a resize in which
 305     // case this call will be followed by an _alloc() which may fail.
 306     vp9_zero(*lf_sync);
 307   }
 308 }
 309
 310 // Accumulate frame counts.
 311 void vp9_accumulate_frame_counts(FRAME_COUNTS *accum,
 312                                  const FRAME_COUNTS *counts, int is_dec) {
 313   int i, j, k, l, m;
 314
 315   for (i = 0; i < BLOCK_SIZE_GROUPS; i++)
 316     for (j = 0; j < INTRA_MODES; j++)
 317       accum->y_mode[i][j] += counts->y_mode[i][j];
 318
 319   for (i = 0; i < INTRA_MODES; i++)
 320     for (j = 0; j < INTRA_MODES; j++)
 321       accum->uv_mode[i][j] += counts->uv_mode[i][j];
 322
 323   for (i = 0; i < PARTITION_CONTEXTS; i++)
 324     for (j = 0; j < PARTITION_TYPES; j++)
 325       accum->partition[i][j] += counts->partition[i][j];
 326
 327   if (is_dec) {
 328     int n;
 329     for (i = 0; i < TX_SIZES; i++)
 330       for (j = 0; j < PLANE_TYPES; j++)
 331         for (k = 0; k < REF_TYPES; k++)
 332           for (l = 0; l < COEF_BANDS; l++)
 333             for (m = 0; m < COEFF_CONTEXTS; m++) {
 334               accum->eob_branch[i][j][k][l][m] +=
 335                   counts->eob_branch[i][j][k][l][m];
 336               for (n = 0; n < UNCONSTRAINED_NODES + 1; n++)
 337                 accum->coef[i][j][k][l][m][n] += counts->coef[i][j][k][l][m][n];
 338             }
 339   } else {
 340     for (i = 0; i < TX_SIZES; i++)
 341       for (j = 0; j < PLANE_TYPES; j++)
 342         for (k = 0; k < REF_TYPES; k++)
 343           for (l = 0; l < COEF_BANDS; l++)
 344             for (m = 0; m < COEFF_CONTEXTS; m++)
 345               accum->eob_branch[i][j][k][l][m] +=
 346                   counts->eob_branch[i][j][k][l][m];
 347     // In the encoder, coef is only updated at frame
 348     // level, so not need to accumulate it here.
 349     // for (n = 0; n < UNCONSTRAINED_NODES + 1; n++)
 350     //   accum->coef[i][j][k][l][m][n] +=
 351     //       counts->coef[i][j][k][l][m][n];
 352   }
 353
 354   for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; i++)
 355     for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTERS; j++)
 356       accum->switchable_interp[i][j] += counts->switchable_interp[i][j];
 357
 358   for (i = 0; i < INTER_MODE_CONTEXTS; i++)
 359     for (j = 0; j < INTER_MODES; j++)
 360       accum->inter_mode[i][j] += counts->inter_mode[i][j];
 361
 362   for (i = 0; i < INTRA_INTER_CONTEXTS; i++)
 363     for (j = 0; j < 2; j++)
 364       accum->intra_inter[i][j] += counts->intra_inter[i][j];
 365
 366   for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++)
 367     for (j = 0; j < 2; j++) accum->comp_inter[i][j] += counts->comp_inter[i][j];
 368
 369   for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++)
 370     for (j = 0; j < 2; j++)
 371       for (k = 0; k < 2; k++)
 372         accum->single_ref[i][j][k] += counts->single_ref[i][j][k];
 373
 374   for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++)
 375     for (j = 0; j < 2; j++) accum->comp_ref[i][j] += counts->comp_ref[i][j];
 376
 377   for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 378     for (j = 0; j < TX_SIZES; j++)
 379       accum->tx.p32x32[i][j] += counts->tx.p32x32[i][j];
 380
 381     for (j = 0; j < TX_SIZES - 1; j++)
 382       accum->tx.p16x16[i][j] += counts->tx.p16x16[i][j];
 383
 384     for (j = 0; j < TX_SIZES - 2; j++)
 385       accum->tx.p8x8[i][j] += counts->tx.p8x8[i][j];
 386   }
 387
 388   for (i = 0; i < TX_SIZES; i++)
 389     accum->tx.tx_totals[i] += counts->tx.tx_totals[i];
 390
 391   for (i = 0; i < SKIP_CONTEXTS; i++)
 392     for (j = 0; j < 2; j++) accum->skip[i][j] += counts->skip[i][j];
 393
 394   for (i = 0; i < MV_JOINTS; i++) accum->mv.joints[i] += counts->mv.joints[i];
 395
 396   for (k = 0; k < 2; k++) {
 397     nmv_component_counts *const comps = &accum->mv.comps[k];
 398     const nmv_component_counts *const comps_t = &counts->mv.comps[k];
 399
 400     for (i = 0; i < 2; i++) {
 401       comps->sign[i] += comps_t->sign[i];
 402       comps->class0_hp[i] += comps_t->class0_hp[i];
 403       comps->hp[i] += comps_t->hp[i];
 404     }
 405
 406     for (i = 0; i < MV_CLASSES; i++) comps->classes[i] += comps_t->classes[i];
 407
 408     for (i = 0; i < CLASS0_SIZE; i++) {
 409       comps->class0[i] += comps_t->class0[i];
 410       for (j = 0; j < MV_FP_SIZE; j++)
 411         comps->class0_fp[i][j] += comps_t->class0_fp[i][j];
 412     }
 413
 414     for (i = 0; i < MV_OFFSET_BITS; i++)
 415       for (j = 0; j < 2; j++) comps->bits[i][j] += comps_t->bits[i][j];
 416
 417     for (i = 0; i < MV_FP_SIZE; i++) comps->fp[i] += comps_t->fp[i];
 418   }
 419 }